Nu este cantitatea, ci calitatea care contează
O alta descoperire părea să nu lase lacune, fie că este vorba într-un cerc vicios sau nu, pentru a participa mutații ale ADN-ului mitocondrial in curs de imbatranire: într-adevăr foarte puține celule conțin, în general, mitocondrii mutante.
Da, la vârstnici o mică parte din celule - aproximativ 1% - sunt ocupate de mitocondriile cu defectul ADN în fiecare; dar 99% din celule nu suferă în acest sens.
Poate 1% să facă o diferență?
Mulți biogerontology a considerat că aceste date nu departe cu orice teorii, afirmând importanța de leziuni mitocondriale in imbatranire. Dacă în aproape fiecare celulă a corpului rămâne același nivel de producție de adenozin trifosfat (ATP). ca un om tânăr, iar daunele provocate de radicalii liberi nu este mai mare decât era în floarea vieții, este aproape imposibil ca o mică parte a celulelor, chiar și cu un nivel scăzut de energie, în care mitocondriile, cu toate acestea, nu a produs mai mulți radicali liberi decât în țările vecine celule (practic nici unul), a avut un impact negativ semnificativ asupra funcționării țesutului sau a organismului în ansamblu. Din acest punct de vedere, teoria îmbătrânirii bazată pe radicalii liberi mitocondriali a ordonat o viață lungă.
Supraviețuirea celui mai rău
Conform teoriei cercului vicios în fiecare mitocondrii pe tot parcursul existenței sale acumula lent mici modificări aleatorii. Faptul că în celulele care conțin mitocondrii mutante, aceste organite sunt aceeasi mutatie si mitocondriilor mutante disloca complet toate normale, sa dovedit incorectă această poziție.
Singura alternativă rezonabilă este „expansiune clonală“: o singură mitochondrion modificare negativă apare, și descendenții, încetul cu încetul să ocupe întreaga celulă. Să ne amintim că mitocondriile se reproduc prin divizarea în două părți, cum ar fi amibele: un ADN copiat organelle „părinte“, astfel format două copii identice ale materiei prime și, respectiv, două descendent identice, fiecare dintre ele poartă o copie exactă și orice mutații apărute în „mamă“ organelle . Prin urmare, nu există nici o îndoială că „clona“ a aceluiași mitocondriilor mutante în celulă este produsul unei singure mitocondriei, în care a avut loc mutația și care a transferat-l la urmașii lui, înlocuind toate celelalte mitocondriile și a luat toate locurile lor.
de paradoxal însă ideea că mitocondriile de la ADN-ul mutant câștigă cumva o poziție dominantă în celulă. La urma urmei, aceste organite sunt cumva defecte în ADN-ul lor, ca urmare a atacului radicalilor liberi, sau pentru că erorile de replicare sunt lipsesc una sau mai multe dintre cele mai importante site-uri. Cu toate că, ocazional, mutatii sunt utile - altfel nu ar merge evoluție - este foarte puțin probabil ca un astfel de eveniment sa întâmplat din nou și din nou, și că, ca urmare a mutațiilor aleatorii, în prezent sunt aproape de anumite celule mitocondriile au primit avantaj adaptativ darwinistă asupra altor mitocondrii. Și totuși, este cunoscut faptul că a observat în mutatii daunatoare mitocondriei: acestea sunt complet lipsiți de capacitatea de organelle de a efectua fosforilării oxidative și, prin urmare - furnizează adenozin trifosfat.
Ideea de "expansiune clonală" se potrivește, de asemenea, prost cu faptul că multe mutații diferite pot determina înlocuirea anumitor mitocondrii cu toate celelalte. În timp ce în interiorul aceleiași celule toate mitocondriile mutante conțin aceeași mutație specifică, într-o altă astfel de celulă pot exista mitocondriile care conțin o mutație complet diferită.
Sa dovedit că nu există o mutație specifică, mitocondriile mutante conferă un avantaj selectiv, si multe mutatii care au aparut in mod independent in mitocondrii izolate sunt departe de fiecare alte celule, sunt aceeași competitivitate.
Toate aceste mutații diferite aveau ceva în comun. Ele produc modificări nemodificate, dăunând o singură proteină - toate aparțin tipului de mutații, care au ca rezultat încetarea sintezei tuturor celor 13 proteine codificate prin ADN mitocondrial. Această proprietate generală ar putea fi cheia pentru a răspunde la întrebarea de ce mitocondriile mutante reușesc să domine.
Care sunt aceste mitocondrii diferite de cele normale, normale? Ei, desigur, nu produce o mulțime de ATP oferind o celulă doar o cantitate mică de energie din etapele inițiale ale extracției chimice a energiei din nutrienți; această cantitate este doar o parte din ceea ce asigură sistemul de funcționare a fosforilării oxidative. Această situație, desigur, rău pentru celula, dar o incidență scăzută asupra mitocondriile, care plătește în mod normal, practic întreaga adenozină produsă de acesta. In timp ce reducerea impactului energiei mitocondrii mutante are un avantaj selectiv, era clar că - spre deosebire de prima impresie - reducerea transferului de energie, de fapt, nu un dezavantaj directă în comparație cu alte mitocondriile ale celulei, care ar putea preveni dominația.
O altă diferență mitocondriile, care nu sunt capabile de fosforilare oxidativ, asupra altor mitocondriile in interiorul celulelor au apărut mai multe similare cu avantaj într-o astfel de mitocondrii nu mai produce radicali liberi. Să ne amintim că radicalii liberi apar scurgerile electronilor într-un circuit controlat pe care există un flux de protoni „rezervoare“ de conducere „turbină“ în membrana mitocondrială internă. În cazul în care sistemul în sine este pompa de protoni este absent, și nu există nici o scurgere - și nu există nici o radicali liberi.
Lipsa necesității de a face față distrugerii permanente a radicalilor liberi pare utilă pentru mitocondriile, dar nu este clar cum anume aceasta conduce la un avantaj competitiv față de organele normale din jur. Este adevărat că bombardarea ADN-ului se oprește, dar este deja afectată de această ștergere (text eliminat).
Este de asemenea clar că membrana internă a mitocondriilor nu se mai simte atacurile radicalilor liberi, dar apoi, din nou, se pare, nu contează la imbatranire, la fel ca în membrana mitocondriilor, în orice caz, în mod constant rupte și înlocuite, fie că este vorba în timpul replicării sau la sfârșitul anului viata scurta lor individuale, atunci când mitocondriile cu membrane defecte este trimis la celula „cremator“.
Reciclarea deșeurilor
Ce cauzează mitocondriile să meargă la sistemul celular de gestionare a deșeurilor? Pentru a răspunde cu exactitate la această întrebare, este nevoie de mult mai multă muncă. Cu toate acestea, chiar și atunci, când Alex Comfort, a criticat teoria îmbătrânirii, bazată pe formarea de radicali liberi in mitocondrie, punctul de vedere a fost că a existat un proces selectiv, sărbătorind în mod specific vechi organite, deteriorate pentru distrugere. Dar acest punct de vedere nu poate fi considerat ca atare fără dovezi. Pentru o lungă perioadă de timp sa crezut că anumite componente ale celulelor sunt în circulație un proces continuu reutilizarii accidentale: lizozomi (mai precis, tip special de precursori lizozomii numite autophagosomes sau autofagovakuolyami), turbionară celulei absorbi diferite componente celulare, să se rupă că vine pur și simplu cules determinat în mod aleatoriu cantitatea de material, astfel încât mai devreme sau mai târziu, orice structură de celule incluse în ciclul și actualizate.
Dar acum o idee mai obișnuită este că lizozomii absorb în mod intenționat proteine și alte componente celulare. În parte, aceasta este doar o modalitate de a utiliza resurse limitate. Imaginați-vă că pentru asamblarea vehiculelor dărăpănate vechi de pe drumurile (pentru a reduce poluarea aerului, reduce evacuarea în atmosferă a gazelor, ce agravează efectul de seră, îmbunătățirea terenurilor, prețurile metalelor declin din cauza reutilizarii lor), autoritățile trimit țara de agenți speciali care, nefocalizat examinând zonele sărace, mașini alese la întâmplare pentru a fi trimise la depozit. Astfel de activități ar fi dat unele rezultate, dar ar fi zadar au distrus mai multe masini bine-carosate (chiar dacă nu atingeți problema dreptului de proprietate privată).
Dar, în unele cazuri, există motive mai grele de a crede că organele care au fost prinse nu sunt transmise accidental la dump. Unele componente celulare, care depășesc durata de viață utilă, devin în mod clar toxice pentru celulă, dacă nu sunt eliminate rapid. Ca o mătură fermecată la „Fantasy“, care umple un butoi cu apă, atâta timp cât ea nu se verse, astfel încât apa va inunda camera, multe proteine si organite sunt utile numai pentru o perioadă limitată de timp; când rolul lor este epuizat, trebuie eliminate, ceea ce înseamnă că în celulă se distruge reutilizarea ulterioară.
De exemplu, pentru mobilizarea forțelor de apărare ale sistemului imunitar pentru a lupta penetrat în corpul agenților patogeni necesită formarea de „proinflamatoare“ enzimă, dar dacă da această enzimă pentru a acționa, contribuind la procesul inflamator, și după eliminarea amenințării, se va dezvolta o inflamație cronică distructivă, manifestată prin tipul de boală autoimună cum ar fi artrita reumatoidă sau lupusul eritematos sistemic.
Există motive serioase pentru care o celulă trebuie să distrugă mitocondriile cu membrane afectate de radicalii liberi. Să ne amintim că membrana mitocondrială internă joacă rolul de rezervor al barajului înainte de proton mobilul energogeneratornuyu „turbină cu“ „găuri“ complex V. în membrana înseamnă scurgere rezervor epuizantă - randament singur proton fără a genera ATP. Dovezile care susțin această viziune, și anume scurgeri datorate moleculelor membranare deteriorate, au fost descoperite în anii 1970.
„Scurgerea“ mitocondriile ar fi provocat daune grave resurselor limitate, deoarece lanțul de transport de electroni ar continua să lucreze, cheltuielile derivate din energia produselor alimentare în încercările inutile de a umple rezervorul de protoni. Derivat din electroni de nutrienți continuă să curgă în circuit, care le utilizează pentru a pompa de protoni prin membrană, care ar imediat „curgeau“ înapoi fără a crea un gradient electrochimic necesar pentru transformarea energiei în forma celulară dorită, fără a genera ATP. Rezervele de energie în celulă ar fi epuizate, substanțele nutritive nu vor fi cheltuite pentru producerea de ATP și a căldurii, adică, în zadar.
Mai mult, datorită deteriorării membranei mitocondriale interioare, multe proteine mai mici din spațiul intramitochondrial pot scăpa din mitocondrii în citoplasmă. Dacă își păstrează activitatea, atunci, găsindu-se în locul rău, pot fi toxici pentru celulă.
Pentru celulele sens directe să aibă în loc un mecanism pentru trimiterea mitocondriile la lizozomii pentru distrugere, atunci când membranele mitocondriale sunt deteriorate ca urmare a propriilor lor activități. Această predicție pare să vină adevărat: recent descoperite (în drojdie), ghiduri de proteine specifice, care sunt etichetate mitocondriile lizozomii. Este încă necunoscut modul în care celula este decis ca din mitocondriile să fie marcate, dar se arată că formarea de „găuri“ în membrana mitocondrială este un semnal care crește viteza de a trimite mitocondrie „la lada de gunoi“.
Se poate saluta numai eliminarea componentelor defecte și potențial toxice din celulă, iar natura, ca întotdeauna, a dezvoltat o modalitate foarte bună de a asigura acest lucru. Dar aceasta este ceea ce a fost evident: în mod ironic, eliminări mari ale ADN-ului mitocondrial va permite transportatorului de evadarea lor organelle din însăși mecanismul care ar trebui să se asigure că introducerea mitocondrie în „lista neagră“ de anihilare.
Când apare o mutație în mitocondriile de tipul care se acumulează odată cu vârsta, fosforilarea oxidativă se oprește imediat și, odată cu aceasta, se formează radicali liberi periculoși. Dar, formarea redusă a radicalilor liberi, la rândul lor, duce la o reducere a daunelor cauzate de radicalii liberi. Nu uitați că, în conformitate cu teoria dominantă a cercului vicios, mutațiile de ADN mitocondrial se înmulțesc, din cauza cărora mitocondriile produc mai mulți radicali liberi decât organele non-mutante. Aici, susținătorii acestei teorii au făcut o greșeală.
Ce se află în spatele membranelor curate
Mitocondriile mutante au prioritate față de cele normale. Chiar și în mod normal, destul de functionare mitocondrii cu varierea permanent un pic de viteză redusă produce radicali liberi care cauzează leziuni ale membranelor. După câteva săptămâni, acest prejudiciu ajunge la un nivel la care sunt trimise către mitocondrii „pe groapa de gunoi“, și apoi într-o celulă, un semnal pentru un nou ciclu de reproducere a mitocondrie pentru a înlocui defect „centrala electrica“.
Dar acest proces elimină numai mitocondriile cu membrane deteriorate; în ele, ADN-ul este încă capabil să asigure transportul electronilor care conduc la distrugerea radicalilor liberi în membranele lor. Mitochondria cu membrane intacte (neafectate), dar ADN deteriorat nu va avea semne exterioare ale defectelor interne si va scapa de ingerul mortii.
După o anumită cantitate de mitocondrii deteriorate merge la lizozomii distrugere in interiorul celulei pentru a reproduce un semnal apare mitocondrii. Unele dintre mitocondriile rămase sau toate vor începe să se reproducă singure. Deoarece mari eliminări ADN organelle de evitat aproape întotdeauna soarta tristă a avea daune exterior pronunțate, ei sunt capabili să prolifereze, în timp ce multe mitocondrii cu membrane deteriorate, dar genetic intacte (!) Sunt excluse din circulație înainte de timp pentru a se reproduce. Astfel, mitocondriile mutante primesc un avantaj selectiv față de tipul sălbatic: de fiecare dată când replicarea mitocondriilor tot mai multe dintre aceste organite rămân în afara respingerii și organite normale genetic sunt distruse și aruncate ca „gunoi“.
Aceasta este evoluția ființelor vii. Dintre animale, acei indivizi care conduc mai lent sau mai puțin succes, caută hrană, sau, mai rău, a se vedea mai ușor pradă cad la prădător, mai expuse la mediu sau boala, din cauza care nu reușesc să se reproducă în mod eficient și transmite genele lor la următoarea generație. Între timp, alte persoane, mai bine adaptate sunt mai susceptibile de a lăsa urmași, care va transporta în genele lor care ofera beneficii, și, astfel, este fixat într-o serie de generații. Treptat, genele care contribuie la o mai bună adaptare la factorii de mediu periculoase devin dominante în populație.
În celulă, supraviețuirea mitocondriilor este amenințată de distrugerea lizozomilor - un fel de prădători, prin care supraviețuiesc doar mitocondriile, potrivite pentru producerea în siguranță a energiei cerute de celulă. Calea prin care mitocondria evoluează (da, evoluează!) Este o metodă de deghizare care îi ascunde de "ochiul prădătorului". Mitocondriile complet nefuncționale datorate absenței deteriorării membranelor apar normale pentru mecanismul de supraveghere celulară. Aceste organele, ca și fariseii, sunt curate în afară, dar negre în interior.
Acest concept de „mutanti deghizate“ pentru prima dată, oferă o explicație consistentă pentru predominanța mitocondriile defecte in celule. SOS (din supraviețuirea în limba engleză a mai lente -. Supraviețuirea cel mai lent, sau, în sens mai larg, cel mai rău) - avantajul adaptiva postulat inactiv ( „lent“ sau mai rău) a mitocondriilor în lupta darwinistă pentru existență în intracelulară „junglă“.
Acum, pentru a explica modul în care un număr mic de celule, „vin la putere“ mitocondriile defecte trebuie să răspundă poate chiar mai importantă întrebare este modul in care aceste celule reprezintă doar o mică parte din toate celulele corpului, condus de îmbătrânirea întregului organism?
Trimiteți-le prietenilor: